Ich versuche herauszufinden, ob ich den Katholyten aus einem Salzwasserelektrolyse-System durch eine Laugenlösung bei der Brezelherstellung ersetzen kann. Um dies herauszufinden, muss ich den pH-Wert meiner Laugenlösung kennen, was wie eine ziemlich komplizierte Berechnung erscheint. Kann jemand erklären, wie man den pH-Wert einer 4% igen Laugenlösung berechnet? (Beispiel: 40 g Lauge in 1 Liter Wasser)
Antworten:
Die genaue Anzahl hängt davon ab, woraus genau Ihre Lauge besteht. Lauge bezieht sich normalerweise entweder auf Natriumhydroxid (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH). Für die Zwecke der Berechnungen gehe ich davon aus, dass es sich um Natriumhydroxid handelt.
Da Moleküle wirklich winzige Dinge sind, verwenden Chemiker größere Einheiten, um sie zu zählen, nämlich den Maulwurf. Ein Mol einer Verbindung enthält 6,022 × 10 23 Moleküle davon. Es ist so, als würde ein Dutzend Eier 12 bedeuten, nur dass es statt 12 6,022 x 10 23 ist .
Ein Mol Natriumhydroxid wiegt zufällig 40 g (Strg-F "Molmasse" im Wikipedia-Artikel ). Die 40 g Lauge, die Sie verwenden, enthalten also ein Mol oder 6,022 x 10 23 Moleküle NaOH.
Jedes einzelne NaOH-Molekül dissoziiert oder spaltet sich in ein Natriumion und ein Hydroxidion auf: Na + und OH - . Die Hydroxidionen sind für die Korrosivität der starken Base sowie für das Rutschgefühl verantwortlich, wenn Sie versehentlich etwas auf Ihre Hände bekommen. In dieser Lösung erhalten Sie daher ein Mol Hydroxidionen.
Sie können dies nun in eine Konzentration umwandeln, die durch die Menge einer Substanz definiert ist, geteilt durch das Volumen, in dem sie sich befindet. Hier beträgt die Menge 1 Mol und Ihr Volumen 1 L, also beträgt die Konzentration von OH - ( 1 mol) / (1 l) = 1 mol / l. Konzentrationen werden üblicherweise in eckigen Klammern angegeben, daher ist es üblich, [OH - ] = 1 mol / l zu schreiben .
Schließlich kommen wir zum letzten Punkt. Der pH-Wert einer Lösung ist gegeben durch pH = –log 10 [H + ], wobei die eckigen Klammern [H + ] die Konzentration der Wasserstoffionen H + bezeichnen . Es gibt ein kleines Problem: Der pH-Wert sucht nach [H + ], während wir nur [OH - ] kennen. Zum Glück ist auch bekannt, dass bei jeder Verwendung von Wasser als Lösungsmittel bei Raumtemperatur die folgende Beziehung zutrifft:
[H + ] x [OH - ] = 10 –14 mol 2 / L 2
Daher ist [H + ] = (10 –14 mol 2 / L 2 ) / (1 mol / l) = 10 –14 mol / l. Wenn man den negativen Logarithmus davon nimmt, erhält man einen pH = 14 .
Wenn Ihre Lauge tatsächlich Kaliumhydroxid ist, müssen Sie alle diese Schritte erneut durchlaufen. Das Endergebnis ist jedoch nicht sehr unterschiedlich; Sie erhalten einen pH-Wert von 13,85.